Cuantificación de hormonas en comprimidos farmacéuticos por espectroscopía NIR: comparación de procedimientos de calibración

Los principales objetivos del presente trabajo son la puesta a punto de un método NIR por reflectancia para la determinación del contenido de los principios activos (API) de un preparado farmacéutico comercial y la comparación del efecto que tiene la forma física sobre la que se registra el espectro de las muestras de calibración sobre la sensibilidad y el camino óptico; polvo o comprimidos. El preparado comercial analizado es el Perifem® y los principios activos determinados son el valerato de estradiol y el acetato de medroxiprogesterona. El método utilizado para la preparación de las muestras de calibración ha sido la sobredosificación con API o con una mezcla de excipientes comprimidos comerciales molturados y como procedimiento de calibración se ha utilizado la Regresión Parcial por Mínimos Cuadrados (PLS). Además, se ha desarrollado un método HPLC para ser utilizado como método de referencia. A partir de los resultados obtenidos se puede concluir que la compactación de las muestras aumenta el camino óptico efectivo y, por tanto, la sensibilidad del método analítico.

Estudi de la distribució de components i recobriment en comprimits farmacèutics mitjançant NIR-CI

La qualitat d’un producte elaborat és un factor important, tant pels consumidors, com pels òrgans reguladors que en defineixen normatives cada cop més estrictes. Iniciatives com la del PAT (Process Analytical Technology) en el sector farmacèutic, responen a aquestes necessitats. El PAT afavoreix la implantació de noves tècniques analítiques que facilitin el monitoratge i el control de paràmetres clau in-/on-line durant els processos de producció. En aquest sentit, el NIR-CI (Near Infrarred-Chemical Imaging) podria ser una eina molt útil en la millora de la qualitat de la indústria farmacèutica, ja que aprofita les avantatges del NIR com a tècnica analítica (ràpid, no invasiu, no destructiu) i les aplica a tota la superfície espacial de la mostra. És una tècnica capaç de proporcionar una gran quantitat d’informació, tant espectral com espacial, en una sola imatge. L’objectiu d’aquest treball és avaluar la capacitat de la tècnica NIR-CI, com a eina pel control de paràmetres de qualitat de comprimits farmacèutics. Concretament, s’han analitzat quantitativament la concentració i la distribució dels components (principi actiu i excipients) d’un comprimit farmacèutic amb i sense recobriment. A més, també s’ha determinat el gruix de la pel·lícula de laca de recobriment i la seva distribució a la superfície del comprimit. Per obtenir aquesta informació, es parteix d’imatges NIR-CI hiperespectrals dels comprimits. Per a l’extracció de les dades d’interès s’ha usat l’algoritme PLS en les diferents versions dels softwares Isys 5.0 i Unscrambler 9.8. La versió de l’Isys permet determinar la contribució de cada component pur a cada punt de la imatge, emprant únicament l’espectre del component en estudi. Amb la de l’Unscrambler, en canvi, es construeix un model de calibratge que, a partir d’unes mostres de referència, prediu la distribució del gruix de recobriment sobre la superfície del comprimit.

Avaluació d'un espectrofotòmetre NIR en miniatura pel seu ús en processos industrials i controls de qualitat

En aquest treball s’avalua la idoneïtat d’un nou espectrofotòmetre NIR en miniatura per ser emprat com eina d’anàlisis de productes farmacèutics. L’avaluació es presenta en tres tipus d’assaigs: (1) anàlisi i comparació dels nivells de senyal i soroll de la resposta instrumental, (2) la identificació de matèries primes mitjançant la construcció de biblioteques espectrals i (3) la quantificació d’ingredient actiu en una formulació farmacèutica mitjançant models de calibratge multivariables. Els resultats obtinguts amb aquest instrument són comparables amb els obtinguts fent servir aparells convencionals, demostrant que aquesta nova tecnologia suposa un avenç en el control global de processos farmacèutics.

Use of NIR spectroscopy and multivariate process spectra calibration methodology for pharmaceutical solid samples analysis

Accomplish high quality of final products in pharmaceutical industry is a challenge that requires the control and supervision of all the manufacturing steps. This request created the necessity of developing fast and accurate analytical methods. Near infrared spectroscopy together with chemometrics, fulfill this growing demand. The high speed providing relevant information and the versatility of its application to different types of samples lead these combined techniques as one of the most appropriated. This study is focused on the development of a calibration model able to determine amounts of API from industrial granulates using NIR, chemometrics and process spectra methodology.

Sonda de infrarrojo cercano como herramienta para evaluar la composición de grasa subcutánea de cerdos alimentados con CLA

El objetivo de este trabajo fue la utilización de la tecnología de Infrarrojo cercano por aplicación directa de una fibra óptica en tejido adiposo de cerdos alimentados con diferentes dietas (CONTROL, CÍTRICOS y CLA). Para ello, 265 animales fueron alimentados con tres dietas diferentes y se analizó el perfil de ácidos grasos en la grasa del jamón mediante cromatografía de gases y FT-NIR (espectroscopia de infrarrojo cercano con transformada de Fourier). La adquisición de espectros se realizó con un espectrómetro Optics Matrix-F duplex de Bruker equipado con una sonda de contacto IN-268-2. Los cerdos que fueron alimentados con la dieta enriquecida en CLA mostraron diferencias significativas tanto en la composición de ácidos grasos como en los espectros de NIR ya que la ingesta de CLA aumentó el porcentaje de ácidos grasos saturados (SAT) y poliinsaturados (PUFA) mientras que los monoinsaturados (MUFA) disminuyeron con respecto a las otras dietas. Los resultados sugieren que la espectroscopia de infrarrojo cercano es un método rápido y de fácil implementación para identificar animales alimentados con diferentes dietas.

Prediction of crude protein and classification of the growth stage of wheat plant samples from NIR spectra

Near-infrared spectroscopy (NIRS) was used to analyse the crude protein content of dried and milled samples of wheat and to discriminate samples according to their stage of growth. A calibration set of 72 samples from three growth stages of wheat (tillering, heading and harvest) and a validation set of 28 samples was collected for this purpose. Principal components analysis (PCA) of the calibration set discriminated groups of samples according to the growth stage of the wheat. Based on these differences, a classification procedure (SIMCA) showed a very accurate classification of the validation set samples : all of them were successfully classified in each group using this procedure when both the residual and the leverage were used in the classification criteria. Looking only at the residuals all the samples were also correctly classified except one of tillering stage that was assigned to both tillering and heading stages. Finally, the determination of the crude protein content of these samples was considered in two ways: building up a global model for all the growth stages, and building up local models for each stage, separately. The best prediction results for crude protein were obtained using a global model for samples in the two first growth stages (tillering and heading), and using a local model for the harvest stage samples.

Posada a punt i validació de l'anàlisi d'urea en llet crua mitjançant IR per transformada de Fourier

L’objectiu principal d’aquest projecte és posar a punt el mètode d’anàlisi d’urea en llet crua de vaca mitjançant la tècnica d’Infraroig per Transformada de Fourier (Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR). S’haurà de portar a terme la validació del mètode per FTIR (seguint els criteris de la ISO 17025) mitjançant la comparació amb el mètode de referència utilitzat actualment al laboratori.

Síntesi de pólvores de superconductors d’alta temperatura : YBa2Cu3O7 i GdBa2Cu3O7 per via de dissolució-polimerització

L’objectiu del projecte és obtenir pólvores dels superconductors d’alta temperatura YBa2Cu3O7 i GdBa2Cu3O7 per la via de dissolució-polimerització. Aquestes pólvores seran obtingudes a partir d’òxids (Itri o Gadolini i Coure) i carbonat de bari amb àcid nítric en una dissolució aquosa de Polietinenglicol (PEG), per tal de convertir aquests òxids en nitrats coordinats amb les cadenes de PEG. Aquest producte intermedi es sotmetrà a una piròlisis per tal d’obtenir òxids i carbonats, però amb una mida més reduïda respecte als productes inicials i un grau de barreja més íntim, permetent que reaccionin entre ells amb més facilitat. Finalment, per tal d’obtenir els superconductors YBa2Cu3O7 i GdBa2Cu3O7 es farà un últim tractament tèrmic a alta temperatura en el qual es produirà la reacció desitjada. Durant tot el procés es duran a terme anàlisis d’aquest per mitjà de tècniques de Termogravimetria (TGA), d’Anàlisi Tèrmica Diferencial (DTA), espectroscòpia Infraroja (IR) i la difracció de raig X (DRX) . També s’analitzaran els diferents productes que es van obtenint (intermedis i finals) amb l’ajuda de l’espectrometria IR i la difracció de pólvores. En base a aquests resultats, es variaran els paràmetres de la reacció (concentracions, temperatures, etc.) i dels tractaments tèrmics (atmosfera, temperatura, temps, etc.) per tal d’optimitzar el producte

Engineering the thermal emission of macroporous silicon

Todos los cuerpos emiten luz espontaneamente al ser calentados. El espectro de radiacion es una funcion de la temperatura y el material. Sin embargo, la mayoria de los materiales irradia, en general, en una banda espectral amplia. Algunas matereiales, por el contrario, son capaces de concentrar la radiacion termica en una banda espectral mucho mas estrecha. Estos materiales se conocen como emisores selectivos y su uso tiene un profundo impacto en la eficiencia de sistemas sistemas tales como iluminacion y conversion de energia termofotovoltaica. De los emisores selectivos se espera que sean capaces de operar a altas temperaturas y que emitan en una banda espectral muy concisa. Uno de los metodos mas prometedores para controlar y disenar el espectro de emision termico es la utilizacion de cristales fotonicos. Los cristales fotonicos son estructuras periodicas artificiales capaces de controlar y confinar la luz de formas sin precedentes. Sin embargo, la produccion de dichas estructuras con grandes superficies y capaces de soportar altas temperaturas sigue siendo una dificil tarea. Este trabajo esta dedicada al estudio de las propiedades de emision termica de estructuras 3D de silicio macroporoso en el rango espectral mid-IR (2-30 m). En particular, este trabajo se enfoca en reducir la elevada emisividad del silicio cristalino. Las muestras estudiadas en este trabajo tienen una periodicidad de 4 m, lo que limitan los resultados obtenidos a la banda del infrarrojo medio, aunque estructuras mucho mas pequenas son tecnologicamente realizables con el metodo de fabricacion utilizado. Hemos demostrado que el silicio macroporoso 3D puede inhibir completamente la emision termica en su superficie. Mas aun, esta banda se puede ajustar en un amplio margen mediante pequenos cambios durante la formacion de los macroporos. Tambien hemos demostrado que tanto el ancho como la frecuencia de la banda de inhibicion se puede doblar mediante la aplicacion de tecnicas de postprocesado adecuadas. Finalmente hemos mostrado que es posible crear bandas de baja emisividad arbitrariamente anchas mediante estructuras macroporosas aperiodicas.

Applications of Fourier transform infrared spectroscopy

This article summarizes the basic principles of Fourier Transform Infrared Spectroscopy, with examples of methodologies and applications to different field sciences.

Hot wire configuration for depositing device grade nano-crystalline silicon at high deposition rate

The University of Barcelona is developing a pilot-scale hot wire chemical vapor deposition (HW-CVD) set up for the deposition of nano-crystalline silicon (nc-Si:H) on 10 cm × 10 cm glass substrate at high deposition rate. The system manages 12 thin wires of 0.15-0.2 mm diameter in a very dense configuration. This permits depositing very uniform films, with inhomogeneities lower than 2.5%, at high deposition rate (1.5-3 nm/s), and maintaining the substrate temperature relatively low (250 °C). The wire configuration design, based on radicals' diffusion simulation, is exposed and the predicted homogeneity is validated with optical transmission scanning measurements of the deposited samples. Different deposition series were carried out by varying the substrate temperature, the silane to hydrogen dilution and the deposition pressure. By means of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), the evolution in time of the nc-Si:H vibrational modes was monitored. Particular importance has been given to the study of the material stability against post-deposition oxidation.

Infrared characterization of a-Si:H/a-Si1-xCx:H interfaces

Infrared spectroscopy was used to characterize three series of a-Si:H/a-Si1-xCx:H multilayers in which their geometrical parameters were varied. The infrared active vibrational groups in their spectra and the interference fringes in their absorption-free zone were studied to analyze the interfaces and the changes that are produced in very thin layers. Our results show that hydrogen is bonded to silicon only in monohydride groups. No additional hydrogen could be detected at these interfaces. The deposition of very thin a-Si1-xCx:H layers seems to affect their porous structure, making them denser.

Estabilitat conformacional de variants de la ribonucleasa A: pressió i temperatura com a inductors dels desplegament proteic

A fi d'analitzar la contribució de la regió C-terminal proposada com a iniciadora del plegament (CFIS 106-118) a l'estabilitat de l'RNasa A, els residus alifàtics d'aquesta regió es van substituir, mitjançant mutagènesi dirigida, per altres residus en els quals la cadena lateral alifàtica era rogressivament escurçada. La major part de les substitucions projectades suposaven delecions no disruptives de grups metil(è). A més, es va reemplaçar la Tyr115 per un Trp, de manera que, potencialment, s'introduïa una única sonda fluorescent, no desestabilitzant, per tal de seguir els canvis conformacionals que es poguessin generar en la regió durant el procés de legament/desplegament de la proteïna. Tant els paràmetres cinètics, com els espectres d'FTIR i CD, determinats per cadascuna de les ribonucleases variants, indiquen que els reemplaçaments aminoacídics efectuats presenten, en general, poc o cap efecte en l'estructura nativa i en l'activitat de l'enzim. Es va emprar l'espectroscòpia d'absorció a l'ultraviolat de quarta derivada, la fluorescència (per la variant amb Trp) i l'espectroscòpia d'infraroig per transformada de Fourier, per tal de seguir i caracteritzar, en condicions d'equilibri, les transicions conformacionals de cada variant en funció de la pressió i de la temperatura. Els resultats es van comparar amb els que es van obtenir per la proteïna salvatge. Per determinar més a fons les característiques del procés de desplegament de la variant Y115W, les transicions de desnaturalització induïdes per urea d'aquesta variant i de la proteïna salvatge, van ésser examinades per mitjà d'electroforesi en gradient d'urea i espectroscòpia de fluorescència. Curiosament, els canvis conformacionals que resulten de la desnaturalització per pressió són molt semblants als que s'obtenen per temperatura. Enfront d'un augment gradual tant de pressió com de temperatura, l'estructura terciària i els elements d'estructura secundària de les proteïnes estudiades es perden de manera conjunta i reversible. Aquestes variacions estructurals que es promouen descriuen un procés de desplegament molt cooperatiu i en dos estats. Atès que ambdues tècniques (UV i FTIR) utilitzen cadascuna un règim de concentració proteica molt diferent, els resultats indiquen que el procés de desplegament per pressió i per temperatura és intramolecular. Els resultats obtinguts suggereixen que la hidrofobicitat i el volum de les cadenes laterals del CFIS, juntament amb les interaccions de van der Waals entre elements d'estructura secundària intervenen de manera molt notable en l'estabilització de la proteïna. Entre els diferents aminoàcids alifàtics que pertanyen al CFIS C-terminal, la Val108 és el residu més important per tal de preservar la integritat estructural de l'estat natiu. Els reemplaçaments en aquesta posició causen petites alteracions conformacionals i una gran desestabilització de la proteïna (per exemple, el punt mig de la transició de desnaturalització per pressió i per temperatura de la variant V108G disminueix uns 592 MPa i 25ºC, respectivament, respecte a la proteïna salvatge). D'acord amb els resultats obtinguts, la variant Y115W ofereix una sonda útil per tal de seguir la cinètica de plegament/desplegament de l'RNasa A.

Les preferències dels usuaris estudiants per les prestacions dels OPACs de pròxima generació

L'objectiu d'aquest article és identificar les prestacions preferides pels usuaris estudiants internacionals per als OPACs de pròxima generació. La metodologia seguida va ser entrevistar el juliol de 2008 setze estudiants internacionals de la University of Sheffield per explorar les seves preferències entre les prestacions potencials en els OPACs de pròxima generació. Es va utilitzar un esquema d'entrevista semi-estructurat amb imatges de simulacions de pantalles. Els resultats de les entrevistes van concordar àmpliament amb els estudis previs. En general, els estudiants esperen que les prestacions dels OPACs de pròxima generació els estalviin temps, siguin fàcils d'utilitzar i que siguin rellevants per a la seva cerca. Aquest estudi va descobrir que els usuaris prefereixen les prestacions de recomanació i les prestacions que proporcionen una millor navegació entre els resultats de cerca. No obstant això, les prestacions Web 2.0, com ara els agregadors i les prestacions que implicaven la participació dels usuaris es trobaven entre les menys populars.